JPS6310568A - 素子分離構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、集積回路分野における素子分離構造に関し
、特に生体材料を用いて構成された生物電気素子回路に
使用される分離構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、集積回路に用いられている電気素子、例えば整流
素子としては、第３図に示すＭＯ３構造のものがあった
０図において、１はｐ形シリコン基板、２はｎ影領域、
３はｐ影領域、４はｎ影領域、５は５ｉ０２１）．６．
７は電極であり、これら２つの電極６．７間でｐ−ｎ接
合（ｐ影領域３−ｎ影領域４接合）が形成され、これに
より整流特性が実現されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のＭＯ３構造の整流素子は以上のように構成されて
いるため微細加工が可能であり、現在では上記構造の整
流素子あるいはこれと類似の構造のトランジスタ素子を
用いたＬＳＩとして、２５６にビットＬＳＩが実用化さ
れている。

ところで、集積回路のメモリ容量と演算速度を上昇させ
るには、素子そのものの微細化が不可欠であるが、Ｓｉ
を用いる素子では０．２μｍ程度の超微細パターンで電
子の平均自由行程と素子サイズとがほぼ等しくなり、素
子の独立性が保たれなくなるという限界を抱えている。

このように、日々発展を続けているシリコンテクノロジ
ーも、微細化の点ではいずれは壁に突きあたることが予
想され、新しい原理に基づく電気回路素子であって上記
０．２μｍの壁を破ることのできるものが求められてい
る。

そこで、本件出願人は生体材料を電気素子の構成材料と
して用いることにより、そのサイズを生体分子レベルの
超微細な大きさまで近づけることのできる電気素子を開
発し、既に出願している（特廓昭８２７６号、特願昭８
２７７号）。

このような電気素子（以下、生物電気素子と記す）につ
いてＭ単に説明する。

生体内には電子をある一定の方向へ運ぶ電子伝達能を有
する蛋白質（以下、電子伝達蛋白質と記す）が複数種類
存在しており、該電子伝達蛋白質は、たとえば生体膜中
に一定の配向性を持って埋め込まれ、分子間で電子伝達
が起こるように特異的な分子間配置をとっている。この
ような電子伝達蛋白質は、電子伝達時に酸化還元（レド
ックス）反応を伴い、各電子伝達蛋白質のレドックス電
位の負の準位から正の準位へと電子を流すことができる
ものであり、これを利用して電子の動きを分子レベルで
制御するようにしたものが上記生物電気素子である。

ところで集積回路においては、通常隣接する素子との間
に素子分離のための分離領域が必要であるが、上記のよ
うな生物電気素子を用いて構成される集積回路において
も、同様に素子分離領域が必要であり、このとき該分離
領域の、生物電気素子を構成する生体材料との親和性を
良好にする必要がある。

この発明は、かかる状況に這みてなされたもので、生物
電気素子回路に通用して有効な素子分離構造を得ること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る素子分離構造は、生物電気素子を構成す
る電子伝達蛋白質等は電子伝達可能な方向は一方向のみ
であることに着目し、隣接する生物電気素子において、
その電子伝達の主通路が相互に平行になるよう各素子の
電子伝達物質を配置して素子分離するようにしたもので
ある。

〔作用〕

この発明においては、隣接する素子の電子伝達物質間で
電子伝達が起こらないよう各素子が配置されているから
、特に素子分離のための領域を必要とすることなく素子
同土間の電子伝達を遮断することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による素子分離構造を有す
る生物電気素子回路を示し、図において、１０は２種類
の電子伝達蛋白質等で構成されたダイオード素子であり
、これは例えば天然の電子伝達蛋白質であるチトクロー
ムＣ（１０ａ　）と、このチトクロームＣとレドックス
電位の異なるフラボトキシン１０ｂとを累積し、接着接
合してなるものである。また、１）は２種類の電子伝達
蛋白質等で構成されたトランジスタ素子であり、これは
上記同様に、フラボトキシンｌｌａ及びｌｌｃをチトク
ロームｃ　（ｌｌｂ　＞の両側に接着接合してなるもの
である。そして上記各素子を構成する各電子伝達蛋白質
は、図中上下方向にのみ電子伝達が可能なものである。

１２は任意の方向に電子伝達が可能な導電性蛋白質であ
り、上記ダイオード素子１０を構成する電子伝達蛋白質
１０ｂ及び上記トランジスタ素子１）を構成する電子伝
達蛋白質１）ｃのそれぞれの電子伝達の主通路と交わる
面に接続されるとともに、これらの２つの導電性蛋白質
を接続するよう設けられている。１３はダイオード素子
１０のアノード電極、１４．１５はそれぞれトランジス
タ素子１）のソース電極、ゲート電極である。

第２図は上記第１図に示した回路の等価回路を示したも
のであり、第１図と同一符号は同一部分を示している。

次に作用効果について説明する。

上記のような構成になる回路においては、ゲート電極１
５に所定の電圧を印加することにより、図中一点鎖線で
示すように電流が流れる。この際、前述のように電流は
一点鎖線で示す経路でのみ流れることとなり、従ってダ
イオード素子１０とトランジスタ素子１）との間には阿
ら分ｍ６Ｍ域が設けられていないにもかかわらず、画素
子間で電流が流れることはない。

このような実施例の素子分離構造により、生体分子レベ
ルの超微細な生物電気素子を隣接して設けた場合にも相
互に電子移動が起こることはなく、上記生物電気素子を
高密度で集積することが可能となる。

なお、上記実施例では電子伝達蛋白質としてチトクロー
ムＣ，フラボトキシンを使用した場合を説明したが、こ
れは池の天然の電子伝達蛋白質、例えば非ヘムー鉄・硫
黄蛋白質、チトクロームｂ系蛋白質、チトクロームａ、
プラストシアニン、チオレドキシンなどを使用してもよ
い。また、他に、天然に存在する電子伝達蛋白質の活性
中心の構造は保持して他の部位を改変した物質、アミノ
酸又はアミノ酸のＨをＦあるいはＣＨ３で、あるいはＣ
をＳｉで置換したアミノ酸誘導体を天然に存在する電子
伝達蛋白質に結合したもの、天然に存在する電子伝達蛋
白質の機能を模倣するよう合成された有機分子又は有機
全屈錯体分子、例えばポリマー、π電子を持つ物質、及
び酸化還元される物質を化学結合してなるものであって
もよい。

〔発明の効果〕

以上のよろに、この発明によれば、生体材料等からなる
生物電気素子回路において、隣接する素子を、その電子
伝達の主通路が相互に平行になるよう各素子の電子伝達
物質を配置して素子分離するようにしたので、何ら分離
領域を設けることなく素子分離を行うことが可能となり
、本構造を用いて超高密度の集積回路を実現できる効果
がある９

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による素子分離構造を通用し
た生物電気素子回路の模式図、第２図はその等価回路図
、第３図は従来のＭＯ３構造の整流素子を示す図である
。 １０・・・ダイオード素子、１）・・・トランジスタ素
子、１０ａ、１０ｂ、ｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ・−電子
伝達蛋白質。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体材料あるいは擬似生体材料であり電子を一定
   方向に伝達可能な電子伝達物質を用いて構成された生物
   電気素子回路の素子分離構造であって、 上記生物電気素子は、その電子伝達の主通路が相互に平
   行になるよう各素子の電子伝達物質が他の素子の電子伝
   達物質と相隣接して配置されていることを特徴とする素
   子分離構造。